本文和大家重點(diǎn)討論一下UML類圖的相關(guān)內(nèi)容，通過對一個(gè)“學(xué)生選課系統(tǒng)”示例的簡要分析與設(shè)計(jì)，說明UML圖之一類圖的兩種作用及存在形式，以期借此澄清有些朋友可能對類圖存在的誤解與困惑。

正確認(rèn)識使用UML中的類圖——辨析UML類圖的兩種存在形式

前言

在OOA與OOD大行其道的今天，UML在系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)中得到了廣泛的采用。而在UML的9種圖中，類圖是最重要也是使用最普遍的圖之一。但是，在與一些朋友，特別是初學(xué)者的聊天當(dāng)中，我發(fā)現(xiàn)很多朋友對類圖的作用及使用方法存在一定的誤解和困惑。于是我寫下這篇文章，希望本文能在一定程度上幫助這些朋友更好的認(rèn)識和使用類圖。當(dāng)然，由于我對UML的認(rèn)識并不很深刻，所以在文章中有錯(cuò)誤和疏漏之處，懇請大家批評指正。

AvsD

要想正確認(rèn)識與使用UML類圖，我們首先要正確認(rèn)識兩個(gè)概念——“A”和“D”。
A是Analyse的縮寫，即我們所說的“分析”；而D是Design的縮寫，即“設(shè)計(jì)”。一般來說，一個(gè)系統(tǒng)在編碼前，都要經(jīng)過分析與設(shè)計(jì)兩個(gè)步驟。而對這兩個(gè)概念認(rèn)識的模糊不清，正是導(dǎo)致很多朋友無法正確使用類圖的原因。

分析，我對其的解釋是：根據(jù)用戶的需求，做出一系列與業(yè)務(wù)領(lǐng)域相關(guān)而和計(jì)算機(jī)技術(shù)無關(guān)的整理與識別。
很多朋友有個(gè)錯(cuò)誤的認(rèn)識，認(rèn)為軟件開發(fā)工作一定要由懂計(jì)算機(jī)的人完成，不懂計(jì)算機(jī)的人怎么能進(jìn)行軟件開發(fā)呢？當(dāng)然，對于設(shè)計(jì)和編碼等工作，當(dāng)然是這樣，但是唯有“分析”這一工作，可以由完全不懂計(jì)算機(jī)的人來進(jìn)行，甚至從某種程度上說，不懂計(jì)算機(jī)的人更適合做軟件分析師的工作。因?yàn)橄胍逊治鲎龊?，一定要僅與業(yè)務(wù)相關(guān)，而拋開具體技術(shù)。一個(gè)滿腦子計(jì)算機(jī)技術(shù)的程序員去做分析時(shí)，很容易想到編碼、實(shí)現(xiàn)、平臺、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)等具體細(xì)節(jié)，這種思維形式恰恰成為做好分析的最大障礙。
此為誤解一：只有懂計(jì)算機(jī)技術(shù)的人才能做系統(tǒng)分析師。我現(xiàn)在所在的研究所（北京航空航天大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院軟件工程研究所）曾經(jīng)接過一個(gè)日本項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)日方那邊派來一個(gè)系統(tǒng)分析師對計(jì)算機(jī)就完全是外行，而是一個(gè)領(lǐng)域?qū)＜?，但是他很好的完成了系統(tǒng)分析的工作。

另外一個(gè)誤解就是UML圖，特別是UML類圖，就是給開發(fā)人員用的。很多人覺得UML是計(jì)算機(jī)業(yè)內(nèi)專業(yè)語言，不懂計(jì)算機(jī)的怎么能用它呢？用了做什么呢？但是很多不懂計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)分析師在進(jìn)行分析工作時(shí)，也在使用UML圖，而類圖就是其中一種。一般情況下，分析師在進(jìn)行分析時(shí)，確實(shí)會繪制一套類圖。但是，它所畫的類圖不管是從視角還是作用，與設(shè)計(jì)師所做的類圖是不同的，具體將在下面介紹。此為誤解二：只有計(jì)算機(jī)人士才使用UML圖。

分析說完了，下面說設(shè)計(jì)。與分析不同，我對設(shè)計(jì)的解釋是：根據(jù)分析材料與技術(shù)平臺，確定軟件系統(tǒng)的架構(gòu)結(jié)構(gòu)、編碼方式及一切與具體技術(shù)有關(guān)的宏觀問題。
這里可以看到，設(shè)計(jì)與分析不同，它必須由計(jì)算機(jī)方面的人來完成，因?yàn)樗途唧w技術(shù)是息息相關(guān)的。而且，設(shè)計(jì)師在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，也會繪制一套類圖。
到這里，我們明確了，原來軟件在分析與設(shè)計(jì)兩個(gè)階段各自會繪制一套類圖，而且是由分析師和設(shè)計(jì)師兩個(gè)不同的角色繪制的。那么這兩套類圖有什么異同呢？下面將解釋這個(gè)問題。

領(lǐng)域UML類圖vs實(shí)現(xiàn)UML類圖

上文提到，在軟件分析與設(shè)計(jì)過程中，會由兩種角色產(chǎn)生兩套類圖。一般情況下，分析師繪制的類圖叫做“領(lǐng)域類圖”，而設(shè)計(jì)師繪制的類圖叫做“實(shí)現(xiàn)類圖”。這里要聲明，這兩個(gè)名詞是我的習(xí)慣性叫法，并不是大家都認(rèn)同的通用叫法。

下面，我對這兩種UML類圖給出我的定義：

領(lǐng)域類圖：產(chǎn)生于分析階段，由系統(tǒng)分析師繪制，主要作用是描述業(yè)務(wù)實(shí)體的靜態(tài)結(jié)構(gòu)，包括業(yè)務(wù)實(shí)體、各個(gè)業(yè)務(wù)實(shí)體所具有的業(yè)務(wù)屬性及業(yè)務(wù)操作、業(yè)務(wù)實(shí)體之間具有的關(guān)系。
雖然這個(gè)類圖也叫“類圖”，但是說實(shí)話，它和編程中的“類”實(shí)在是沒啥關(guān)系，因?yàn)樽詈蟮南到y(tǒng)中可能根本沒有類和它們對應(yīng)，而且很多最后系統(tǒng)中的類如控制類和界面類這套類圖中也沒有。也就是說這套圖和具體技術(shù)無關(guān)，也不是畫給程序員看的，它只是表達(dá)業(yè)務(wù)領(lǐng)域中的一個(gè)靜態(tài)結(jié)構(gòu)。下面給個(gè)例子：

這是一個(gè)選課系統(tǒng)的簡單領(lǐng)域分析UML類圖?？梢钥吹?，主要實(shí)體有教師、學(xué)生、課程和開課安排。每個(gè)實(shí)體標(biāo)注了其在業(yè)務(wù)上具有的屬性和方法。而且圖中還標(biāo)明了實(shí)體間的關(guān)系。
但是，最終系統(tǒng)中可能沒有一個(gè)學(xué)生類和其對應(yīng)。因?yàn)樽罱K系統(tǒng)中有哪些類、各個(gè)類有什么屬性、方法依賴于所選擇的平臺和架構(gòu)。例如，如果使用了Struts2，則會存在很多Action類，而使用了ASP.NETMVC，則會有很多Controller類等，所以，領(lǐng)域類圖只于業(yè)務(wù)有關(guān)，和具體實(shí)現(xiàn)及編碼等計(jì)算機(jī)技術(shù)無關(guān)。

下面該說說實(shí)現(xiàn)UML類圖了：

實(shí)現(xiàn)類圖：產(chǎn)生于設(shè)計(jì)階段，由系統(tǒng)設(shè)計(jì)師繪制，其作用是描述系統(tǒng)的架構(gòu)結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)程序員編碼。它包括系統(tǒng)中所有有必要指明的實(shí)體類、控制類、界面類及與具體平臺有關(guān)的所有技術(shù)性信息。
就像上面的領(lǐng)域UML類圖，如果你把它交給程序員編碼，我想程序員會瘋掉，因?yàn)樗鼪]有提供任何編碼的依據(jù)。假如我們使用的是.NET平臺分層架構(gòu)，并使用ASP.NETMVC，則設(shè)計(jì)師應(yīng)該在實(shí)現(xiàn)類圖中繪制出所有的實(shí)體類、數(shù)據(jù)訪問類、業(yè)務(wù)邏輯類和界面類，界面類又分為視圖類、控制器類等等，還要表示出IoC和Aop等信息，并明確指出各個(gè)類的屬性、方法，不能有遺漏，因?yàn)樽罱K程序員實(shí)現(xiàn)程序的依據(jù)就是實(shí)現(xiàn)類圖。

總結(jié)

最后，我們總結(jié)一下本文的要點(diǎn)：
1.軟件分析與設(shè)計(jì)是編碼前的兩個(gè)階段，其中分析僅與業(yè)務(wù)有關(guān)，而與技術(shù)無關(guān)。設(shè)計(jì)以分析為基礎(chǔ)，主要與具體技術(shù)有關(guān)。
2.分析階段由分析師繪制領(lǐng)域類圖，設(shè)計(jì)階段由設(shè)計(jì)師繪制實(shí)現(xiàn)UML類圖。
3.領(lǐng)域類圖表示系統(tǒng)的靜態(tài)領(lǐng)域結(jié)構(gòu)，其中的類不與最終程序中的類對應(yīng)；設(shè)計(jì)類圖表示系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)，是程序員的編碼依據(jù)，其中的類與系統(tǒng)中的類對應(yīng)。
4.領(lǐng)域類圖中類的屬性與操作僅關(guān)注與業(yè)務(wù)相關(guān)的部分，實(shí)現(xiàn)類圖中的屬性與操作要包括最終需要實(shí)現(xiàn)的全部方法與操作。

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